Wenn wir nicht die erste industrielle Zivilisation auf der Erde wären, würden wir es jemals erfahren?

Die Silurianer sind eine Spezies von echsenähnlichen Kreaturen, die in der kultigen Science-Fiction-TV-Show auftauchten Dr. wer . Sie erlangten vor etwa 450 Millionen Jahren industrielles Know-how, lange bevor sich Menschen auf der Erde entwickelten.

Die Silurianer sind natürlich fiktiv. Aber die Idee des fortgeschrittenen prähistorischen Lebens ist faszinierend und wirft eine Vielzahl interessanter Fragen auf. Nicht zuletzt dies: Wenn es in der Vergangenheit eine industrielle Zivilisation gegeben hätte, welche Spuren hätte sie hinterlassen?

Heute bekommen wir dank Gavin Schmidt vom NASA Goddard Institute for Space Studies in New York City und Adam Frank von der University of Rochester eine Antwort. Diese Typen haben einen Namen für die Idee, dass eine industrielle Zivilisation vor der Menschheit existiert haben könnte: die silurische Hypothese. Sie untersuchen die Signatur, die unsere eigene Zivilisation wahrscheinlich hinterlassen wird, und fragen, ob sie in Millionen von Jahren nachweisbar sein wird. Ihre Schlussfolgerung ist, dass unsere wahrscheinlichen Auswirkungen auf den Planeten greifbar sein werden, aber in gewisser Weise schwer von verschiedenen anderen Ereignissen in den geologischen Aufzeichnungen zu unterscheiden sind.



Ihre Arbeit hat einige interessante Auswirkungen darauf, wie wir die Erde und die Auswirkungen, die wir auf sie haben, studieren sollten. Die Forschung sollte auch Astrobiologen bei der Entscheidung helfen, wonach sie anderswo im Universum suchen sollen.

Schmidt und Frank beginnen damit, darzulegen, wie wenig wir über die alte Erde wissen. Der älteste Teil der Erdoberfläche ist die Negev-Wüste im Süden Israels, die 1,8 Millionen Jahre alt ist. Ältere Oberflächen existieren nur noch in exponierten Bereichen oder als Folge von Bergbau- und Bohrarbeiten. Angesichts dieser Einschränkungen ist der Nachweis der Aktivität von Homo sapiens reicht etwa 2,5 Millionen Jahre zurück – geologisch gesehen nicht wirklich so weit.

Auch der Meeresboden ist relativ jung, weil die Meereskruste ständig recycelt wird. Infolgedessen datieren alle Ozeansedimente nach der Jurazeit und sind daher weniger als 170 Millionen Jahre alt.

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Auf jeden Fall, sagen Schmidt und Frank, ist der Anteil des Lebens, der versteinert, winzig. Dinosaurier durchstreiften die Erde etwa 180 Millionen Jahre lang, und dennoch existieren nur wenige Tausend nahezu vollständige Exemplare. Der moderne Mensch existiert erst seit wenigen Zehntausend Jahren. Arten so kurzlebig wie Homo sapiens (bisher) möglicherweise überhaupt nicht im vorhandenen Fossilienbestand vertreten, sagen Schmidt und Frank.

Was ist mit menschlichen Artefakten – Straßen, Gebäuden, Dosen mit gebackenen Bohnen und Siliziumchips? Auch diese werden wahrscheinlich nicht lange überleben oder selbst dann gefunden werden, wenn sie es tun. Die derzeitige Urbanisierungsfläche beträgt weniger als 1 % der Erdoberfläche, betonen die Forscher.

Wir kommen zu dem Schluss, dass für potenzielle Zivilisationen, die älter als etwa 4 Millionen Jahre sind, die Chancen, direkte Beweise für ihre Existenz anhand von Objekten oder versteinerten Beispielen ihrer Bevölkerung zu finden, gering sind, sagen sie.

Aber es gibt noch eine andere Art von Beweis: Unsere Zivilisation hinterlässt auch einen chemischen Fußabdruck.

Schmidt und Frank interessieren sich für Industriegesellschaften, die sie als solche definieren, die in der Lage sind, Energie aus der Umwelt zu gewinnen. Nach dieser Definition ist die Menschheit seit etwa 300 Jahren industriell. Seit Mitte des 18. Jahrhunderts hat der Mensch über 0,5 Billionen Tonnen fossilen Kohlenstoff durch die Verbrennung von Kohle, Öl und Erdgas freigesetzt, sagen Schmidt und Frank.

Das hatte erhebliche Auswirkungen auf den Planeten. Da dieser gesamte Kohlenstoff ursprünglich biologisch war, enthält er weniger Kohlenstoff-13 als der viel größere Pool an anorganischem Kohlenstoff. Die Freisetzung verändert daher das Verhältnis von C-13 und C-12, eine Signatur, die in den geologischen Aufzeichnungen sichtbar sein sollte.

Die durch diese Kohlenstofffreisetzung verursachte Temperaturerhöhung beträgt etwa 1 °C. Auch dies sollte eine beobachtbare Signatur haben: die Art und Weise, wie es das Isotopenverhältnis von Sauerstoff-18 in Karbonaten verändert. Die Landwirtschaft und der Stickstoffkreislauf in Düngemitteln verändern auch die Isotopensignatur von Stickstoff.

Sowohl Landwirtschaft als auch Entwaldung verstärken die Bodenerosion, ebenso wie vermehrte Niederschläge aufgrund der globalen Erwärmung. Also sollten sich auch Ozeansedimente ändern, dank erodierter Erde, die ins Meer gespült wird.

Darüber hinaus hat der Einsatz von Metallen wie Blei, Chrom, Rhenium, Platin und Gold dank Bergbauaktivitäten zugenommen. Und diese werden vermutlich stärker ins Meer gespült als vor der Industrialisierung.

Der Mensch verändert auch den Fossilienbestand. Es gab eine weit verbreitete Zunahme von Kleintieren wie Mäusen und Ratten. Das sollte sich bemerkbar machen, ebenso wie die erhöhte Aussterberate anderer Arten. Das Aussterben großer Säugetiere am Ende der letzten Eiszeit wird auch mit dem Beginn des Anthropozäns in Verbindung gebracht, sagen Schmidt und Frank.

Dann gibt es die Chemikalien, die wir herstellen. Die Menschheit hat große Mengen synthetischer chlorierter Verbindungen zusammen mit riesigen Mengen an Kunststoffen in die Umwelt freigesetzt. Wie lange diese Chemikalien oder ihre Tochterprodukte nachweisbar sein werden, ist nicht klar.

Es besteht sogar die Möglichkeit einer nuklearen Signatur, vielleicht von einem die Zivilisation beendenden Krieg. Seltsamerweise halten die Auswirkungen eines solchen Krieges in geologischer Hinsicht möglicherweise nicht lange an. Die Halbwertszeiten der meisten dieser Elemente sind einfach zu kurz, um auf dieser Zeitskala relevant zu sein.

Zwei mögliche Ausnahmen sind Plutonium-244 mit einer Halbwertszeit von 80,8 Millionen Jahren und Curium-247 mit einer Halbwertszeit von 15 Millionen Jahren. [Diese] wären für einen großen Bruchteil des relevanten Zeitraums nachweisbar, wenn sie in ausreichender Menge abgelagert würden, etwa als Ergebnis eines Atomwaffenaustauschs, sagen die Forscher.

Schmidt und Franks kommen zu dem Schluss, dass die Existenz der Menschheit in den geologischen Aufzeichnungen sichtbar sein sollte. Die Anthropozän-Schicht im Ozeansediment wird abrupt und vielfältig sein und aus scheinbar gleichzeitigen spezifischen Spitzen in mehreren geochemischen Proxys, Biomarkern, elementarer Zusammensetzung und Mineralogie bestehen, sagen sie.

Diese Signatur darf jedoch nicht eindeutig sein. Die Forscher haben eine Reihe von Ereignissen in den geologischen Aufzeichnungen identifiziert, die den Auswirkungen der Menschen ähneln (siehe Diagramm). Beispielsweise kam es vor etwa 56 Millionen Jahren zu einer plötzlichen globalen Änderung der Kohlenstoff- und Sauerstoffisotopenwerte in einem Ereignis, das als Paläozän-Eozän-Thermalmaximum bekannt ist.

Dies fiel mit einem starken Anstieg des Kohlenstoffgehalts und einem Temperaturanstieg zwischen 5 und 7 °C über einen Zeitraum von etwa 200.000 Jahren zusammen, was in geologischer Hinsicht nur ein Niesen ist.

Niemand weiß, was dieses Ereignis verursacht hat, aber eine Idee ist, dass sich zu dieser Zeit magmatisches Gestein im Nordatlantik zu organischem Sediment ausdehnte, es erhitzte und Kohlenstoff freisetzte. Diese nordatlantische Eruptivprovinz wurde später zu Island und verwandten Landmassen.

Das ist nicht die einzige unerklärliche Veränderung in der geologischen Signatur. Zahlreiche andere Änderungen der Temperatur, Kohlenstoffablagerungen, des Salzgehalts der Ozeane usw. warten auf eine Erklärung. Es gibt zweifellos Ähnlichkeiten zwischen früheren abrupten Ereignissen in den geologischen Aufzeichnungen und der wahrscheinlichen Anthropozän-Signatur in den kommenden geologischen Aufzeichnungen, sagen Schmidt und Frank.

Natürlich weist keines dieser Ereignisse auf die Anwesenheit einer früheren industriellen Zivilisation hin. Die silurische Hypothese kann nicht als wahrscheinlich angesehen werden, nur weil sich keine andere gültige Idee bietet, sagen Schmidt und Frank, die unbedingte Spekulationen vermeiden wollen.

Dennoch wirft ihre Arbeit einige faszinierende Fragen auf und weist auf den Wert weiterer Forschung darüber hin, wie lange synthetische Verbindungen in der Umwelt überleben werden. Wir empfehlen weitere Synthesen und Studien zur Persistenz einzigartiger industrieller Nebenprodukte in Ozeansedimentumgebungen, sagen Schmidt und Frank und fügen hinzu: Gibt es andere Klassen von Verbindungen, die einzigartige Spuren in der Sedimentgeochemie auf Zeitskalen von mehreren Millionen Jahren hinterlassen werden?

Das ist eine interessante Arbeit, die in einem unterhaltsamen Papier niedergeschrieben ist. Es untersucht eine ungewöhnliche Idee, die das Potenzial hat, die Art und Weise zu verändern, wie wir über die Menschheit denken, und stellt unseren Einfluss in eine breitere Perspektive. Es bietet auch einen Hintergrund für Astrobiologen, die andere Planeten untersuchen.

Der Mars war einst viel feuchter und wärmer. Wenn es jemals eine Industriegesellschaft beherbergte, zeigt dieses Papier einige der Signaturen, die sich dort in den geologischen Aufzeichnungen zeigen könnten. Auch die Venus war wieder gastfreundlich. Dann gibt es die Ozeane von Europa und schließlich Planeten um andere Sterne.

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Dennoch ist unsere industrielle Zivilisation möglicherweise einzigartig im Universum. Aber viel spannender ist die Möglichkeit, dass es nur eines von vielen, vielleicht Millionen anderen ist. Schmidt und Frank haben einige Grundlagen dafür gelegt, sie zu finden.

Ref: arxiv.org/abs/1804.03748 : Die Silur-Hypothese: Wäre es möglich, eine industrielle Zivilisation in den geologischen Aufzeichnungen zu entdecken?

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